JPH02129974A - 感温素子材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気異方性が温度によって変化する強磁性体
からなる感温素子材料の製造方法に関し、更に詳しくは
、遷移温度帯が室温よりも低いスピン再配列型強磁性物
質と金属微粒粉末とを原料とし、加温することなく室温
で磁界中成形を行い、焼結によって遷移温度帯を高温側
ヘシフトさせる感温素子材料の製造方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 磁化容易方向が温度によって変化する強磁性材料はスピ
ン再配列型強磁性物質と呼ばれており、代表的な例とし
て希土類コバルト化合物があるａ　ＲＣＯｓ型化合物（
Ｒは希土類元素を示す）は、六方晶結晶構造を有してい
る。スピン再配列現象は磁化容易軸の方向が温度変化に
伴いＰ面（結晶の基底面）からＣ軸方向へ変化する現象
であり、磁化容易軸がＰ面からＣ軸へ変化する温度領域
を遷移温度帯、Ｃ軸と磁化容易軸とのなす角をβと表現
している。

希土類コバルト化合物の結晶磁気異方性については、一
般にＲのみを考えるＲ副格子とＣＯのみを考えるＣｏ副
格子とに分割して論じられる。結晶磁気異方性定数に対
するＲ副格子からの寄与は低温で顕著であり、Ｃｏ副格
子からの寄与は広い温度領域にわたっている。そのため
に室温以上の温度領域においてはＣｏ副格子からの寄与
が重要であり、またＣｏ副格子はＣ軸指向である。

以上のことから希土類コバルト化合物の遷移温度を変化
させる方法としては次の三つの技術がある。

■希土類元素の組成によりＲ副格子の基底面指向を変化
させる＊　Ｙｅ、ｘｓＮ　ｄ　ｏ、ｔｓｃ　ＯＳ　、　
Ｎ　ｄＣＯｓ　　、　　Ｄ）１０．９　　Ｓｍ、、、＋
　　ＣＯｓ　　＋　　ＤｙＣｏ５に示す組成についてβ
（度）の温度特性を調べると第４図に示すようになり、
希土類元素の組成によって遷移温度帯が変化することが
判る。

■ＣＯの一部を第３元素で置換することによりＣ軸指向
を変化させる。これについては例えば特公昭６０−１９
４０号公報に詳細なデータが記載されている。

■希土類元素とコバルトの比Ｚの値を変える。

第５図に示すようにＤｙＣｏ□においてＺの値を４．４
〜５．５の範囲で変えると！２移温度帯を変えることが
できる。

このようにして材料元素の種類や組成比率等によって所
望の遷移温度帯をもつ感温素子材料が得られ、それらは
感温スイッチや感温バルブ、温度計等の他、エネルギー
変換装置への応用等も考えられている。

ところでこのようなスピン再配列現象を利用するには、
結晶方向の良く揃った感温素子材料を製造する必要があ
る。結晶方向が揃った材料としては単結晶があるが、そ
れは生産性が低いため工業用材料としては不向きである
。

そこで特公昭５８−４７８４２号公報に見られるように
結晶配向性のよい感温素子材料を簡便に製造する方法が
発明された。この製造法の特徴は、スピン再配列型強磁
性物質の微粒粉末を磁界中でプレス成形するとき、その
物質を遷移温度帯を超えた温度（例えば１５０℃程度）
に加熱した状態で行うことによって結晶軸の方向を揃え
ることにある。この成形体を１１００〜１２００℃で焼
成することにより、高密度、高配向の焼結体が得られる
。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術では上記のように、スピン再配列型強磁性物質
の微粒粉末を遷移温度帯を超える温度（１５０℃程度）
に加熱し、その状態で磁界中プレス成形を行わなければ
ならず、次のような問題があった。

■微粒粉末が金属の場合は燃え易くなるので、磁界中プ
レス成形を不活性ガス中で行ねなげればならない。

■微粒粉末を加熱する際、内部まで粉末全体が所定温度
以上にならなければならず、時間がかかる。

■成形金型は耐熱性のある材質及び構造にしなければな
らない。

これらの結果、プレス成形装置が複雑化し高価となるし
、成形工程で時間がかかり作業性が悪い等の欠点が生じ
る。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、圧粉工程の際に原料粉末を加温することなく室温で磁
界中成形し、最終的には室温を超えて磁化容易軸の方向
が結晶のＣ軸方向と平行に揃うようにして、高密度、高
配向の感温素子材料を容易に製造できる方法を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 上記のような技術的課題を解決できる本発明は、遷移温
度帯が室温より低いスピン再配列型強磁性物質からなる
微粒粉末と、Ｒ’Ｍ’ｚ・（但しＲｏは希土類元素の１
種または２種以上、Ｍ’　はＡＩ、Ｓｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ。

Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏの１種または２種以上、４．４≦Ｚ°
　≦５．５）で表される金属微粒粉末との混合粉体を、
室温で磁界中成形した後、焼結によって遷移温度帯を高
温側ヘシフトさせ、室温を超えて磁化容易軸の方向が結
晶のＣ軸方向と平行になる感温磁性体にする感温素子材
料の製造方法である。なお本発明において「室温」とは
約２５℃を意味する。

なおここで使用するスピン再配列型強磁性物質としては
、例えばＲＭＺ（但しＲは希土類元素の１種または２種
以上、Ｍはコバルトまたはその一部を第３元素で置換し
た金属間化合物、４．４≦Ｚ≦５．５）で表される材料
から、用途並びに加える金Ｘ微粒粉末等に応じて適当な
組成を選択する。

希土類元素を含む金属微粒粉末の組成は多くの実験によ
り求めた　Ｚ　ｌ　の値を４．４≦Ｚ。

≦５．５としたのは、第５図に示すように最終的に得ら
れる感温素子材料の組成でＺの値が４．４未満及び５．
５を超えると配向性の劣化が著しいためである。実際に
使用する金属微粒粉末の組成及びスピン再配列型強磁性
物質との混合比率は遷移温度帯及び配向性等を考慮して
定める。混合比率はスピン再配列型強磁性物質１モルに
対して金属微粒粉末を０．０１モル以上０．６０モル以
下とするのが望ましい。０゜０１モル未溝では遷移温度
帯上昇の効果が少なく、０．６０モルより多いと配向性
が劣化し、甚だしい場合には回転現象が生じなくなるた
めである。

［作用］ 本発明方法に従いスピン再配列型強磁性物質の微粒粉末
と、希土類元素を含む金属の微粒粉末との混合粉体を室
温で磁界中プレス成形した状態を第１図に示す、前記の
ように規定したスピン再配列型強磁性物質１ｏは室温で
磁化容易軸の方向が結晶のＣ軸方向と平行であるため、
磁界中プレス成形によってＣ軸方向は第１図に示すよう
に外部磁界Ｈの方向に揃う、そしてこのスピン再配列型
強磁性物質１０の間隙を埋めるように金属微粒粉末１２
が分散混入している。

スピン再配列型強磁性物質１０単独での特性を模式的に
表すと、第２図において破＆ＩＡのようになる。その遷
移温度帯Ｔａは室温（２５℃）よりも低温側にある。

このような成形体を焼結すると、金属微粒粉末の原子が
スピン再配列型強磁性物質の微粒粉末中に拡散し、組成
が変化する。変化した組成に応じて、第２図の実線Ｂで
示すように遷移温度帯Ｔｂが高温側にシフトし、最終的
には室温を超えて磁化容易軸の方向が結晶のＣ軸方向と
平行になる感温磁性体となる。従って最終的に得られる
感温磁性体の遷移温度帯は、使用するスピン再配列型強
磁性物質の組成、金属微粒粉末の組成、及びそれらの混
合比率等によって調整できることになる。

［実施例−１］ 組成ＮｄＣｏ、（約１３℃で磁化容易軸がＣ軸と平行に
なる）を高周波溶解炉で溶かし、これをジェットミルに
て約３μｍ程度に粉砕した。

この粉体１モルに対して、第１表に示す金属の微粒粉末
（約３μｍ）をそれぞれ００５モルの割合で混合した。

これらの混合粉体を室温（２５℃）にて１０ｋＯｓの磁
界中でプレス成形した０次いでＡｒ雰囲気中１０００℃
以上の高温で２時間焼結した。

第１表 それにより得られた感温素子材料の遷移温度帯を、第３
図に示すような感温回転器を用いて求めた。この感温回
転器２０は、永久磁石２２ａ、２２ｂの間で、試料とな
る円板状の感温素子材料２４を回転自在に支持した構造
である。

そして周囲温度を変化させながら感温素子材料２４の向
きを測定した。測定結果は第１表に示す通りである。

［実施例−２］ 組成Ｎｄ　（Ｇｏ。、＊ｔＡ１ｏ、。、）、（約２０℃
で磁化容易軸がＣ軸と平行になる）を高周波溶解炉で溶
かし、これをジェットミルにより約３μｍ程度に粉砕し
た。この粉体１モルに対して、ＤｙＣｕ５の微粒粉末（
約３μｍ）をｏ、ｏｏｓモル〜０．７０モルの割合でそ
れぞれ混合した。

これらの混合粉体を室温（２５℃）にて１０ｋＯｅの磁
界中でプレス成形した０次いでＡｒ雰囲気中１０００℃
以上の高温で２時間焼結した。

得られた感温磁性体の遷移温度帯は第２表に示す通りで
ある。この遷移温度の測定も第３図に示すような感温回
転器を用いた。

第２表 これらの実験結果から、所定の金属微粒粉末を所定量混
入することによって、遷移温度帯を高温側にシフトさせ
且つそれを調整できることが確認され、室温での磁界中
成形で高配向性をもたせ得ることが判った。

［発明の効果］ 本発明は上記のように遷移温度帯の低いスピン再配列型
強磁性物質に金属微粒粉末を加える方法だから、原料混
合粉末を加温することなしに室温で磁界中成形でき、最
終的には室温を超えて磁化容易軸の方向が結晶のＣ軸方
向と平行になる高密度、高配向の感温素子材料を容易に
製造することができる。

上記のように本発明では室温で磁界中成形するため、従
来技術のような加温に伴う様々な弊害を回避でき、成形
装置が簡素化し低廉化できると共に、成形作業が容易に
なり成形効率を高めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により得られる成形体の模式図、第
２図は本発明によって遷移温度帯が高温側にシフトする
様子を示す説明図、第３図は遷移温度帯の測定に用いる
感温回転器の説明図である。 また第４図は希土類元素の組成が遷移温度帯に与える影
響を示すグラフ、第５図はＤ　７　ＣＯｚにおいてＺの
値が遷移温度帯に与える影響を示すグラフである。 １０・・・スピン再配列型強磁性物質、１２・・・金属
の微粒粉末、１４・・・成形体。 特許出願人　　富士電気化学株式会社 代　　理　　人　　　　　茂　　見　　　　　穣第１図 第２図 室温（２５’Ｃ） 温度（”Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遷移温度帯が室温より低いスピン再配列型強磁性物
   質からなる微粒粉末と、Ｒ′Ｍ′＿Ｚ＾′（但しＲ′は
   希土類元素の１種または２種以上、Ｍ′はＡｌ、Ｓｉ、
   Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、 Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏの１種または２種以上、４．４
   ≦Ｚ′≦５．５）で表される金属の微粒粉末との混合粉
   体を、室温で磁界中成形した後、焼結によって遷移温度
   帯を高温側へシフトさせ、室温を超えて磁化容易軸の方
   向が結晶のＣ軸方向と平行になる感温磁性体とすること
   を特徴とする感温素子材料の製造方法。 ２、スピン再配列型強磁性物質はＲＭ＿Ｚ（但しＲは希
   土類元素の１種または２種以上、Ｍはコバルト又はその
   一部を第３元素で置換した金属間化合物、４．４≦Ｚ≦
   ５．５）で表される請求項１記載の方法。 ３、スピン再配列型強磁性物質１モルに対して金属の微
   粒粉末を０．０１モル以上０．６０モル以下の比率で混
   合する請求項１記載の方法。